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      土木工程實驗課程的教學(xué)模式研究

      2019-10-21 01:57:41馬輝
      大東方 2019年9期
      關(guān)鍵詞:技能培養(yǎng)實驗探究

      馬輝

      摘 要:實驗課是工科學(xué)生不可或缺的課題,實驗教學(xué)在土木工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中是不可缺少的重要組成部分。土木工程實驗既是一門科學(xué)又是一種技術(shù),是研究和發(fā)展土木工程新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝以及檢驗結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計理論的重要手段,在結(jié)構(gòu)工程科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新等方面起著重要作用。學(xué)生必須掌握實驗課的基本理論,操作方法;指導(dǎo)學(xué)生在實驗課程中將在課堂上所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實戰(zhàn)當(dāng)中往,要做到能把課本上的知識機動適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。提高學(xué)生的質(zhì)疑、推理、判斷、反思、交流、合作等能力、特別是創(chuàng)新精神和實踐能力。

      關(guān)鍵詞:實驗探究;技能培養(yǎng);土木工程實驗

      1 充分理解如何進行實驗探究

      土木工程實驗課程是突出科學(xué)的探究活動,倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)??茖W(xué)探究是一種多側(cè)面的活動,學(xué)生積極主動地獲取知識,領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念,領(lǐng)會科學(xué)的研究方法,而進行的多種活動都屬于探究。進行科學(xué)探究,通常以問題為引入,然后作出假設(shè),常通過觀察、實驗、調(diào)查等多種途徑來獲得事實和證據(jù)。探究需要推理和判斷,需要正確地表達和與人交流,所以科學(xué)探究通常包括:提出問題,作出假設(shè),制定計劃,收集證據(jù),得出結(jié)論,表達和交流。實驗是常見的探究實踐活動。實驗?zāi)茏寣W(xué)生通過動手操作來增加感性認識,加深對所學(xué)知識的理解,培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力。探究性實驗,還能提高學(xué)生的質(zhì)疑、推理、判斷、反思、交流、合作等能力、特別是創(chuàng)新精神和實踐能力。

      2 實驗技能培養(yǎng)應(yīng)充分重視

      土木工程實驗課程是研究和發(fā)展結(jié)構(gòu)計算理論的重要實踐,從材料的力學(xué)性能到驗證由各種材料構(gòu)成不同類型結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的基本計算方法,以及近年來發(fā)展的大量大跨、超高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計算理論,都離不開試驗研究。因此,土木工程實驗課程在土木工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新方面起著重要的作用,與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及推動土木工程學(xué)科的發(fā)展有著密切的關(guān)系。土木工程實驗課程中的試驗荷載要與結(jié)構(gòu)在實際中的受力情況相一致,試驗時的荷載應(yīng)使結(jié)構(gòu)處于某一種實際可能的最不利的工作情況。當(dāng)采用等效荷載時,試驗荷載的大小要根據(jù)相應(yīng)的等效條件換算得到,同時要注意荷載圖式的改變對結(jié)構(gòu)的各種影響。結(jié)構(gòu)試驗的加載制度要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)按照相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準的規(guī)定進行設(shè)計。

      土木工程實驗相關(guān)課程與材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)和橋梁結(jié)構(gòu)等課程直接有關(guān),并涉及物理學(xué)、機械與電子測量技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計分析等內(nèi)容。通過實驗課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握土木工程實驗課程方面的基礎(chǔ)知識和基本技能,掌握一般工程結(jié)構(gòu)試驗規(guī)劃設(shè)計、結(jié)構(gòu)試驗、工程檢測和鑒定的方法,以及根據(jù)試驗結(jié)果作出正確的分析和結(jié)論的能力,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。土木工程實驗課程它的任務(wù)是在結(jié)構(gòu)或?qū)嶒瀸ο笊?,以儀器設(shè)備為工具,利用各種實驗技術(shù)為手段,在荷載或其他因素作用下,通過測試與結(jié)構(gòu)工作性能有關(guān)的各種參數(shù)后進行分析,從而對結(jié)構(gòu)的工作性能作出評價,對結(jié)構(gòu)的承載能力作出正確的估計,并為驗證和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論提供可靠的依據(jù)。通過本門課程的學(xué)習(xí),在理論上讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)試驗的知識,工程結(jié)構(gòu)試驗的量方法、程結(jié)構(gòu)試驗過程、可靠性鑒定等。

      工程結(jié)構(gòu)試驗的大量方法與土木工程實驗課程中的試驗荷載要與結(jié)構(gòu)在實際中的受力情況相一致,試驗時的荷載應(yīng)使結(jié)構(gòu)處于某一種實際可能的最不利的工作情況。當(dāng)采用等效荷載時,試驗荷載的大小要根據(jù)相應(yīng)的等效條件換算得到,同時要注意荷載圖式的改變對結(jié)構(gòu)的各種影響。結(jié)構(gòu)試驗的加載制度要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)按照相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準的規(guī)定進行設(shè)計。試驗規(guī)劃是指導(dǎo)整個試驗工作的綱領(lǐng)性技術(shù)文件,因而試驗規(guī)劃的內(nèi)容應(yīng)盡可能地細致和全面??茖W(xué)研究性試驗的規(guī)劃,首先應(yīng)根據(jù)研究課題,了解其發(fā)展現(xiàn)狀和前景,并通過收集和查詢有關(guān)文獻資料,確定實驗研究的目的和任務(wù),確定試驗的規(guī)模和性質(zhì);在此基礎(chǔ)上決定試件設(shè)計的主要組合參數(shù),并根據(jù)試驗設(shè)備的能力確定試件的外形和尺寸;進行試件設(shè)計及制作;確定加載方法和設(shè)計支承系統(tǒng);選定量測方法;進行設(shè)備和儀表的率定;作好材料性能試驗或其他輔助試件的試驗;制定試驗安全防護措施;提出試驗進度和技術(shù)人員分工;編寫材料需用計劃,經(jīng)費開支及預(yù)算,試驗設(shè)備、儀表及附件清算等。試驗準備試驗準備階段是將規(guī)劃階段確定的試件按要求制作安裝與就位,將加載設(shè)備和測試儀表安裝就位,并完成輔助試驗工作。試件制作完畢后,要進行實際幾何尺寸的測量和外觀質(zhì)量檢查,達到設(shè)計要求的才能安裝就位。加載設(shè)備和測試儀表安裝就位前,應(yīng)完成相應(yīng)的設(shè)備調(diào)試與儀表標(biāo)定工作,性能正常的才可正式安裝。輔助試驗完成后,要及時整理試驗結(jié)果并作為結(jié)構(gòu)試驗的原始數(shù)據(jù),對試驗規(guī)劃階段確定的加載制度控制指標(biāo)進行必要的修正。

      試驗加載測試階段對試件施加外荷載是整個試驗工作的中心環(huán)節(jié),參加試驗的每個工作人員應(yīng)各就各位,各盡其職,做好本崗工作,試驗期間一切工作都要按照試驗的程序進行。對試驗起控制作用的重要數(shù)據(jù)應(yīng)隨時整理和分析,必要時還應(yīng)跟蹤觀察其變化情況,并與事先計算的理論數(shù)據(jù)進行比較,如有反?,F(xiàn)象應(yīng)立即查明原因,排除故障,否則不得繼續(xù)加載試驗試驗工程中除認真讀數(shù)和記錄外,必須仔細觀察結(jié)構(gòu)的變形,混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫出現(xiàn)、走向及寬度,構(gòu)件的破壞特征等。試件破壞后要繪制破壞特征圖,有條件的可拍成錄像,作為原始資料保存,以便研究分析時使用。試驗資料整理分析階段對試驗起控制作用的重要數(shù)據(jù)應(yīng)隨時整理和分析,必要時還應(yīng)跟蹤觀察其變化情況,并與事先計算的理論數(shù)據(jù)進行比較,如有反常現(xiàn)象應(yīng)立即查明原因,排除故障,否則不得繼續(xù)加載試驗。試驗工程中除認真讀數(shù)和記錄外,必須仔細觀察結(jié)構(gòu)的變形,混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫出現(xiàn)、走向及寬度,構(gòu)件的破壞特征等。試件破壞后要繪制破壞特征圖,有條件的可拍成錄像,作為原始資料保存,以便研究分析時使用。通過試驗準備和加載試驗階段,獲得了大量數(shù)據(jù)和有關(guān)資料后,一般不能直接回答試驗研究所提出的各類問題,必須將數(shù)據(jù)進行科學(xué)的整理、計算,做到去粗取精,去偽存真,最后根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和資料編寫試驗報告。

      3 開展形式多樣的實驗活動

      為培養(yǎng)學(xué)生的獨立性,自主性,創(chuàng)造性,應(yīng)多開展形式多樣的開放性實驗,更好地培養(yǎng)科學(xué)的探究能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力和實踐能力。

      示范驗證式傳統(tǒng)實驗

      傳統(tǒng)的實驗,著重實驗技能的訓(xùn)練,其優(yōu)勢在于能讓學(xué)生親自操作,親自體驗。其實實驗過程具有很強的規(guī)范性,主要包括:解讀實驗?zāi)康?、原理→選擇實驗材料→確定實驗方法步驟→熟悉儀器的使用→實施操作→體驗科學(xué)的方法和技能??赏ㄟ^加強此類傳統(tǒng)的實驗,規(guī)范學(xué)生的動手操作技能。驗證性實驗,其結(jié)果已有定論,側(cè)重體驗科學(xué)探究的過程和方法。

      自主探究式實驗

      學(xué)生平時通過觀察,會提出不少的問題,可把主動權(quán)交給學(xué)生,讓學(xué)生提出自己感興趣的問題,以自己獨特的視角去觀察,以自己獨特的思維方式去探究。盡量讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案,自主探究。特別是材料、方法的改進實驗以及開放性的拓展實驗。課內(nèi)外結(jié)合實驗教材中的不少實驗,可延伸到課外,對一些實驗時間長,實驗難度大的探究,可讓學(xué)生在課外進行然后讓他們在課堂上匯報實驗的情況,全班進行討論、交流、評議。通過匯報,讓全班同學(xué)也得到收獲。

      4 結(jié)論

      土木工程的實驗課程對學(xué)生相當(dāng)重要,通過本門課程的學(xué)習(xí),可以使學(xué)生在理論上,掌握結(jié)構(gòu)試驗的知識,工程結(jié)構(gòu)試驗的量方法、程結(jié)構(gòu)試驗過程、可靠性鑒定等。土木工程相關(guān)實驗以儀器設(shè)備為工具,利用各種實驗技術(shù)為手段,在荷載或其他因素作用下,通過測試與結(jié)構(gòu)工作性能有關(guān)的各種參數(shù)后進行分析,從而對結(jié)構(gòu)的工作性能作出評價,對結(jié)構(gòu)的承載能力作出正確的估計,并為驗證和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論提供可靠的依據(jù)。這種實驗技能不但能讓學(xué)生的理論知識更加扎實,還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神。

      項目支持:濱州學(xué)院實驗技術(shù)研究項目(BZXYSYXM201811):基于工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的BIM 課程改革研究

      濱州學(xué)院教學(xué)改革研究項目(BYJYYB201527):土木工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究。

      參考文獻

      [1]馬蕓.探討建立土木工程模擬實驗的教學(xué)模式[J].卷宗,2015(9):144-144.

      [2]陳華,吳輝琴.土木工程專業(yè)實驗教學(xué)模式的改革研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2012(19):188-188.

      [3]姜偉,張兆強,劉少東.基于“三創(chuàng)”理論的土木工程專業(yè)實驗教學(xué)模式改革研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2009,6(4):338-339.

      (作者單位:濱州學(xué)院 ?建筑工程學(xué)院)

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